(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応物の反応により電力を生成する燃料電池セルを含む反応部と、前記燃料電池セルの電力を送る出力電極と、を有する反応装置本体と、
前記反応装置本体を収容するとともに、前記反応装置本体からの輻射を透過する輻射透過領域を有する第１の容器とを備え、
前記輻射透過領域には、前記出力電極に対向配置されるとともに水が収容された水槽が設けられ、
前記水槽内の水は、水を送る水ポンプにより、低温側から高温側に流れることを特徴とする反応装置。
【請求項２】
請求項１に記載の反応装置と、
前記燃料電池セルの電力により駆動される電子機器本体とを備えることを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池装置等に用いる反応装置及び電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年では、エネルギー変換効率の高いクリーンな電源として、水素を燃料とする燃料電池が自動車や携帯機器などに応用され始めている。燃料電池は、燃料と大気中の酸素を電気化学的に反応させて、化学エネルギーから電力を直接取り出す装置である。
【０００３】
燃料電池に用いる燃料としては水素が挙げられるが、常温で気体であることによる取り扱い・貯蔵に問題がある。アルコール類及びガソリンといった液体燃料を用いる場合には、液体燃料を気化させる気化器、気化した燃料と高温の水蒸気を反応させることによって、発電に必要な水素を取り出す改質器、改質反応の副産物である一酸化炭素を除去する一酸化炭素除去器等が必要となる。
【０００４】
この気化器や一酸化炭素除去器の動作温度が高温であるため、これらの反応装置本体（高温体）を断熱容器（高温体収納装置）に収納し、放熱を抑制することが行われている（例えば、特許文献参照）。
【特許文献１】特開２００４−３０３６９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、このような断熱容器において、反応装置本体から断熱容器に伝導する熱量を抑えると、反応装置本体の温度が上昇し、適切な反応温度を保てないおそれがある。一方、このような問題を避けるため、例えば、反応装置本体から断熱容器に伝導する熱量を増大させると、反応装置本体を備える外部の電子機器の温度が上昇するという問題がある。
【０００６】
このため、本出願人は、反応装置本体からの輻射を透過させる領域を断熱容器に設け、反応装置本体の熱を輻射により断熱容器の外部へ放射することができる反応装置を検討している。しかし、波長によっては、反応装置の外側に存在する物体が輻射を吸収してしまうため、反応装置本体から放出される輻射のうち、外側の物体に対する影響の少ない波長領域の輻射を外部に放出することが必要である。特に、水に吸収されやすい波長領域の輻射が放出されると、ユーザに不快感を与えるおそれがある。
【０００７】
本発明の課題は、反応装置本体から放射される輻射のうち適切な波長領域の輻射を断熱容器の外部へ放出させることである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
請求項１に記載の発明は、反応装置であって、反応物の反応により電力を生成する燃料電池セルを含む反応部と、前記燃料電池セルの電力を送る出力電極と、を有する反応装置本体と、前記反応装置本体を収容するとともに、前記反応装置本体からの輻射を透過する輻射透過領域を有する第１の容器とを備え、前記輻射透過領域には、前記出力電極に対向配置されるとともに水が収容された水槽が設けられ、前記水槽内の水は、水を送る水ポンプにより、低温側から高温側に流れることを特徴とする。
【００１８】
請求項２に記載の発明は、電子機器であって、請求項９または１０に記載の反応装置と、前記燃料電池セルの電力により駆動される電子機器本体とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、反応装置本体から放射される輻射のうち適切な波長領域を断熱容器の外部へ放出させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下に、本発明を実施するための最良の形態について図面を用いて説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。
【００２２】
〔第１実施形態〕
図１は本発明の第１実施形態に係る電子機器１００を示すブロック図である。この電子機器１００はノート型パーソナルコンピュータ、ＰＤＡ、電子手帳、デジタルカメラ、携帯電話機、腕時計、ゲーム機器等といった携帯型の電子機器である。
【００２３】
電子機器１００は、燃料電池装置１３０と、燃料電池装置１３０から供給される電力により駆動される電子機器本体１０１と、等を含む。燃料電池装置１３０は後述するように、電力を生成し電子機器本体１０１に供給する。
【００２４】
次に、燃料電池装置１３０について説明する。この燃料電池装置１３０は、電子機器本体１０１に出力する電力を生成するものであり、燃料容器１０２、送液ポンプ１０３、反応装置１１０、燃料電池セル１４０、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３１、二次電池１３２等を備える。さらに、燃料電池装置１３０は、水タンク１７１、水ポンプ１７２、水環流路１７３を備える。水タンク１７１には、表面に輻射放熱膜１７１ａが設けられている。輻射放熱膜１７１ａは、後述する輻射放熱膜１１３ａと同様にして形成することができる。水タンク１７１内の水は、後述するように、水槽１６１を環流する際に熱を吸収するが、輻射放熱膜１７１ａにより、水タンク内１７１の水の熱量を電子機器１００の外部に逃がすことができる。
【００２５】
水環流路１７３は後述する輻射透過窓１６０に設けられた水槽１６１と接続されている。水タンク１７１は水槽１６１に環流させるためにのみ設けても良いし、他の目的で設けられた水タンクを併用してもよい。例えば、燃料の改質反応で使用される水、あるいは、発電後に生成される水の貯留用タンクを利用することができる。
【００２６】
燃料容器１０２には、液体の原燃料（例えば、メタノール、エタノール、ジメチルエーテル）と水との混合液が貯留されている。なお、液体の原燃料と水とを燃料容器１０２内で別々に貯留してもよい。
燃料容器１０２内の混合液は、送液ポンプ１０３により反応装置１１０の気化器１０４に送液される。
【００２７】
反応装置１１０は、気化器１０４、改質器１０５、一酸化炭素除去器１０６、熱交換器１０７、触媒燃焼器１０９等からなる。
気化器１０４は燃料容器１０２から送られた混合液を後述する電気ヒータ兼温度センサ１５３や改質器１０５からの伝熱により約１１０〜１６０℃程度に加熱し、気化させる。気化器１０４で気化した混合気は改質器１０５へ送られる。
【００２８】
改質器１０５は内部に流路が形成され、流路の壁面に改質触媒が担持されている。改質触媒としては、Ｃｕ／ＺｎＯ系触媒やＰｄ／ＺｎＯ系触媒等が用いられる。改質器１０５は後述する電気ヒータ兼温度センサ１５５や触媒燃焼器１０９からの伝熱により気化器１０４から送られる混合気を約３００〜４００℃程度に加熱し、流路内の触媒により改質反応を起こさせる。すなわち、原燃料と水の触媒反応によって、燃料としての水素、二酸化炭素、及び、副生成物である微量な一酸化炭素等の混合気体（改質ガス）が生成される。
【００２９】
ここで、原燃料がメタノールの場合、改質器１０５では主に次の化学反応式（１）に示すような主反応である水蒸気改質反応が起こる。
ＣＨ3ＯＨ＋Ｈ2Ｏ→３Ｈ2＋ＣＯ2  …（１）
なお、化学反応式（１）についで逐次的に起こる次の化学反応式（２）のような副反応によって、副生成物として一酸化炭素が微量に（１％程度）生成される。
Ｈ2＋ＣＯ2→Ｈ2Ｏ＋ＣＯ  …（２）
化学反応式（１）及び（２）の反応による生成物（改質ガス）は一酸化炭素除去器１０６に送出される。
【００３０】
一酸化炭素除去器１０６の内部には流路が形成され、その流路の壁面に一酸化炭素を選択的に酸化する選択酸化触媒が担持されている。選択酸化触媒としては、例えばＰｔ／Ａｌ2Ｏ3等を用いることができる。
【００３１】
一酸化炭素除去器１０６には改質器１０５で生成された改質ガス及び、外部の空気が送られる。改質ガスが空気と混合して一酸化炭素除去器１０６の流路を流れ、改質器１０５や電気ヒータ兼温度センサ１５５からの伝熱により約１１０〜１６０℃程度に加熱される。そして、改質ガスのうち一酸化炭素が触媒により次の化学反応式（３）のような主反応により優先的に酸化される。これにより主生成物として二酸化炭素が生成され、改質ガス中の一酸化炭素を燃料電池セル１４０に供給可能な１０ｐｐｍ程度まで低濃度化することができる。
２ＣＯ＋Ｏ2→２ＣＯ2  …（３）
化学反応式（３）の反応は発熱反応であるため、吸熱反応（混合液の気化）が行われる気化器１０４と隣接して配置される。
一酸化炭素除去器１０６を通過した改質ガスは燃料電池セル１４０に送出される。
【００３２】
触媒燃焼器１０９には燃料電池セル１４０の燃料供給流路１４４ａを通過した改質ガス（オフガス）及び空気が送られ、改質ガス中に残留する水素が空気により燃焼される。熱交換器１０７は一酸化炭素除去器１０６と隣接して配置され、燃料電池セル１４０から触媒燃焼器１０９に供給されるオフガス及び空気が通過する過程で、一酸化炭素除去器１０６の熱によりオフガス及び空気を加熱する。
【００３３】
燃料電池セル１４０は固体高分子型燃料電池であり、固体高分子電解質膜１４１と、固体高分子電解質膜１４１の両面に形成された燃料極１４２（アノード）及び酸素極１４３（カソード）と、燃料極１４２に改質ガスを供給する燃料供給流路１４４ａが設けられた燃料極セパレータ１４４と、酸素極１４３に酸素を供給する酸素供給流路１４５ａが設けられた酸素極セパレータ１４５と、が積層されている。
【００３４】
固体高分子電解質膜１４１は水素イオンを透過するが、酸素分子、水素分子、二酸化炭素、電子を通さない性質を有する。
燃料極１４２には燃料供給流路１４４ａを介して改質ガスが送られる。燃料極１４２では改質ガス中の水素による次の電気化学反応式（４）に示す反応が起こる。
Ｈ2→２H+＋２ｅ-  …（４）
生成した水素イオンは固体高分子電解質膜１４１を透過して酸素極１４３に到達する。生成した電子はアノード出力電極１４６に供給される。
【００３５】
酸素極１４３には、空気が酸素供給流路１４５ａを介して送られる。酸素極１４３では固体高分子電解質膜１４１を透過した水素イオンと、空気中の酸素とカソード出力電極１４７より供給される電子とにより、次の電気化学反応式（５）に示すように水が生成される。
２H+＋１／２Ｏ2＋２ｅ-→Ｈ2Ｏ  …（５）
なお、固体高分子電解質膜１４１の両面には、電気化学反応式（４）、（５）の反応を促進する図示しない触媒が設けられている。
【００３６】
アノード出力電極１４６及びカソード出力電極１４７は外部回路であるＤＣ／ＤＣコンバータ１３１と接続されており、アノード出力電極１４６に到達した電子はＤＣ／ＤＣコンバータ１３１を通ってカソード出力電極１４７に供給される。
【００３７】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１３１は燃料電池セル１４０により生成された電力を適切な電圧に変換したのちに電子機器本体１０１に供給するとともに、電力を二次電池１３２に充電する。
【００３８】
〔反応装置の構造〕
次に、反応装置１１０の構造について説明する。図２は反応装置１１０の斜視図、図３は図２のIII−III切断線に対応する模式断面図、図４は図２のIV矢視図である。反応装置１１０は、反応装置本体１１１と、反応装置本体１１１を収容する断熱容器（第１の容器）１２０とからなる。反応装置１１０は、例えばステンレス（ＳＵＳ３０４）やコバール合金、ニッケル基合金等の金属板を貼り合わせて形成してもよいし、光学材料あるいはガラス基板等を貼り合わせて形成してもよい。
【００３９】
反応装置本体１１１は、第１連結部１１２と、低温反応部１１３と、第２連結部１１４と、高温反応部１１５とからなる。反応装置本体１１１の外壁面には、後述する輻射放熱膜１１３ａが設けられた部分を除き、輻射を防止する輻射防止膜１１１ａが設けられている。輻射防止膜１１１ａの材料には、後述する反射膜１２１ａと同様の材料を用いることができる。輻射防止膜１１１ａにより、反応装置本体１１１からの輻射による断熱容器１２０への熱量の移動が抑制される。
高温反応部１１５には、改質器１０５となる改質流路１０５ａ及び触媒燃焼器１０９となる触媒燃焼流路１０９ａが設けられる。また、高温反応部１１５には、電気ヒータ兼温度センサ１５５が設けられており、高温反応部１１５は電気ヒータ兼温度センサ１５５により約３００〜４００℃に保たれる。電気ヒータ兼温度センサ１５５は、断熱容器１２０を貫通するリード線１５５ｃに接続されており、リード線１５５ｃを介して断熱容器１２０の外部より電力が供給される。電気ヒータ兼温度センサ１５５は、絶縁膜１５５ａ，１５５ｂにより他の部材と絶縁されている。
【００４０】
低温反応部１１３には、気化器１０４となる気化流路１０４ａ、一酸化炭素除去器１０６となる一酸化炭素除去流路１０６ａ、熱交換器１０７となる熱交換流路１０７ａが設けられている。また、低温反応部１１３には、電気ヒータ兼温度センサ１５３が設けられており、低温反応部１１３は電気ヒータ兼温度センサ１５３により約１１０〜１６０℃に保たれる。電気ヒータ兼温度センサ１５３は、断熱容器１２０を貫通するリード線１５３ｃに接続されており、リード線１５３ｃを介して断熱容器１２０の外部より電力が供給される。電気ヒータ兼温度センサ１５３は、絶縁膜１５３ａ，１５３ｂにより他の部材と絶縁されている。
なお、図３において、リード線１５３ｃ、１５５ｃは高圧側または低圧側の１本だけを図示した。また、図３は簡明に示すため、図中のリード線１５３ｃ、１５５ｃが重畳しないように記載したが、実際は横方向から見た場合に重畳してもよい。
【００４１】
また、低温反応部１１３の外表面には、輻射放熱膜１１３ａが設けられている。輻射放熱膜１１３ａには、１μｍ〜３０μｍの赤外領域での輻射率が０．５以上、より好ましくは０．８以上である高輻射率の材料を用いることができる。
【００４２】
輻射放熱膜１１３ａは、反応装置本体１１１の表面全体に輻射防止膜１１１ａを成膜した後に、輻射防止膜１１１ａと重ねて成膜してもよい。
輻射放熱膜１１３ａの材料としては、作成方法が簡便である材料を選択することができ、ＳｉＯ2やアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）に代表される各種酸化物や、カオリン等の粘土鉱物、セラミック等を用いることができる。例えば、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、カオリンやＲＦｅＯ3（Ｒは希土類）、ハフニウム酸化物やＹＳＺや、チタン酸化物を含有する耐熱輻射塗料などを用いることができる。
輻射放熱膜１１３ａは、例えば高輻射率の材料を含有するエマルジョン液体を基板等に塗布し、乾燥させることでシート状に形成することができる。
あるいは、断熱容器２０内のガスを吸着する非蒸発型ゲッターにより輻射放熱膜１１３ａを形成してもよい。
【００４３】
一方、電気伝導性を有するもの、例えば通常の金属や可視光領域で黒色に見えるグラファイトは、赤外領域を含む長波長領域において輻射率が低くなるため、輻射放熱膜１１３ａの材料として用いることはできない。
【００４４】
また、輻射放熱膜１１３ａとしては、陽極酸化等の手法により、Ａｌ2Ｏ3を低温反応部１１３の外表面に多孔質体状に形成することができる。あるいは、細いグラスファイバーを用いた布を輻射放熱膜１１３ａとして用いることもできる。
輻射放熱膜１１３ａは、断熱容器１２０の内壁面の輻射透過窓１６０と対向配置される。
【００４５】
第２連結部１１４は高温反応部１１５や低温反応部１１３において反応する反応物や生成する生成物の流路となる配管を含み、高温反応部１１５と低温反応部１１３との間を接続する。また、第２連結部１１４は、一端で高温反応部１１５に接続され、他端で低温反応部１１３に接続されるとともに、高温反応部１１５から低温反応部１１３に反応物や生成物を送る流路となる第３配管（流出配管）１１４ｂと、低温反応部１１３から高温反応部１１５に反応物や生成物を送る第４配管（流入配管）１１４ｃとを備える。
第１連結部１１２は高温反応部１１５や低温反応部１１３において反応する反応物や生成する生成物の流路となる配管を含む。第１連結部１１２は、他端側で断熱容器１２０を貫通するとともに、一端で低温反応部１１３に接続され、他端で送液ポンプ１０３、燃料電池セル１４０、図示しないエアポンプ等に接続される。また、第１連結部１１２は、低温反応部１１３から断熱容器１２０の外部に反応物や生成物を送る流路となる第１配管（流出配管）１１２ｂと、断熱容器１２０の外部から低温反応部１１３に反応物や生成物を送る第２配管（流入配管）１１２ｃとを備える。
第１配管及び第２配管との間、第３配管及び第４配管との間でそれぞれ熱交換が行われるようにしてもよい。
【００４６】
断熱容器１２０の内部空間は気体分子による熱伝導や対流を防ぐため、例えば１０Ｐａ以下、より好ましくは１Ｐａ以下、といった大気圧よりも低い圧力に維持されている。
断熱容器１２０は、筐体１２１と、輻射透過窓１６０とから概略構成される。
筐体１２１の内壁面には、反応装置本体１１１からの輻射による熱損失を抑制するために、輻射を反射する反射膜１２１ａが形成されている。反射膜１２１ａにより、反応装置本体１１１からの輻射による筐体１２１への熱量の移動が抑制される。
【００４７】
図５は輻射防止膜１１１ａ及び反射膜１２１ａの材料の候補となるＡｕ，Ａｌ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｒｈの反射率の波長依存性を示すグラフである。図５に示すように、Ａｕ，Ａｌ，Ａｇ，Ｃｕは１００℃〜１０００℃の反応部から放射される約１μｍ以上の赤外領域での輻射の反射率が９０％以上であり、輻射防止膜１１１ａ及び反射膜１２１ａとして用いることができる。また、Ｒｈは波長約２μｍ以上の赤外領域での輻射の反射率が９０％以上であるので、反応部の温度が５００℃以下であれば、輻射防止膜１１１ａ及び反射膜１２１ａとして用いることができる。
【００４８】
また、断熱容器１２０には、図３、図４に示すように、輻射放熱膜１１３ａと対向する部分に輻射透過窓１６０が設けられている。輻射透過窓１６０は、断熱容器１２０の内壁面の反射膜１２１ａが設けられた領域と比較して、赤外領域での輻射の透過率が高い。輻射透過窓１６０は低温反応部１１３の輻射放熱膜１１３ａから放射される輻射を透過させて断熱容器１２０の外部に放出するため、低温反応部１１３で生じた熱量の一部が輻射により断熱容器１２０の外部へ放出される。
【００４９】
また、図６、図７は輻射透過窓１６０の材料の候補となる物質の透過率と光の波長との関係を示すグラフである。輻射透過窓１６０としては、輻射放熱膜１１３ａから放射される輻射の透過率が高く、かつ水に対して不溶性の材料を選択することができる。一方、輻射放熱膜１１３ａから放射される輻射の透過率が低く吸収率が高い材料は、輻射放熱膜１１３ａから放射される輻射を吸収することにより輻射透過窓１６０の温度が上昇し、断熱容器１２０を介して外部の装置へと伝熱してしまうため、適していない。
輻射透過窓１６０に適した材料としては、例えば、Ｓｉ、ＧｅやＹＦ3、ＣｅＦ3、Ｙ2Ｏ3、ＣｅＯ2等を用いることができる。
【００５０】
輻射放熱膜１１３ａからの輻射が輻射透過窓１６０を透過するため、低温反応部１１３で生じた熱量の一部が輻射により断熱容器１２０の外部へ放出される。したがって、第１連結部１１２を介して反応装置本体１１１から断熱容器１２０に伝導する熱量を抑えるとともに、高温反応部１１５からの伝熱により低温反応部１１３の温度が必要以上に上昇することを防いで、低温反応部１１３の温度を適正に維持することができる。
【００５１】
図８は、ヒトの皮膚に対する浸透深度と波長との関係を示すグラフである。ある波長における浸透深度が大きいほど、その波長の輻射がヒトの皮膚に吸収されやすいことを示す。このグラフから、上述した反応部から放射された輻射のうち、特に、約２．８〜３．１μｍの波長領域、及び、約５．９〜６．５μｍの波長領域の輻射は、浸透深度が約５０μｍ以下となり皮膚の表面の近傍で吸収されやすいことがわかる。
【００５２】
吸収された輻射は皮膚の表面の近傍で熱に変わるため、ユーザは温感を感じることにより、輻射によりユーザに不快感を与えるおそれがある。
【００５３】
図９は所定温度における輻射強度の波長依存性を示すグラフであり、図１０は水の吸収係数の波長依存性を示すグラフである。図９の各温度における輻射強度は、波長による積分値が全ての温度で等しくなるように規格化されている。従って、各温度において、輻射によって単位時間当たりに特定の熱量を放射する場合に、輻射の強度が波長によってどのように分布しているかを示している。ここで、所定温度は１５０℃、４００℃及び８００℃である。
【００５４】
図１１は所定温度における前述の輻射強度と吸収係数とを乗じた吸収強度を示すグラフである。これは、上述の各温度において、単位時間当たりに特定の熱量を放射する輻射を水に吸収させたときに、水が吸収する強度を示している。図１１から、いずれの温度の場合も、約３μmと約６μmを含む波長領域において選択的に吸収強度が大きくなっていることが分かる。従って、上述の図８のグラフと合わせると、ヒトの皮膚に吸収されやすい波長領域は、輻射透過領域に水槽を設けることによって、選択的に遮蔽することができる。
【００５５】
そこで、本発明では、輻射のうち、皮膚に吸収されることによりユーザに不快感を与えるおそれがある約３μｍ及び約６μｍを含む波長領域の輻射を選択的に吸収し、適切な波長領域の輻射を断熱容器の外部へ放出するために、水が貯留された水槽１６１が輻射透過窓１６０に設けられている。
【００５６】
図１２は輻射透過窓１６０の構造を示す断面図であり、図１３は図１２のXIII−XIII矢視断面図である。輻射透過窓１６０には、図１２、図１３に示すように、内部に水槽１６１が設けられている。水槽１６１には、中央部の輻射光透過領域１６２と両端部の水導入領域１６３とがあり、断熱容器１２０の内側となる面には水導入領域１６３と対応する位置に反射膜１６３ａが設けられている。反射膜１６３ａには反射膜１２１ａと同様の材料が用いられており、輻射放熱膜１１３ａからの輻射のうち大部分は反射膜１６３ａで反射される。このため、輻射放熱膜１１３ａからの輻射は、輻射透過窓１６０の輻射光透過領域１６２を透過する。このとき、水により輻射の一部が吸収される。
【００５７】
輻射光透過領域１６２の水導入領域１６３よりも流路深さが小さく形成されている。ここで、輻射光透過領域１６２における適切な流路の深さについて検討する。本明細書において、水槽の深さ、または水の厚さは、それぞれ輻射の進行方向に沿って測定した長さである。この場合、主たる進行方向は、輻射放熱膜３１７ａから輻射が放射され、輻射透過窓３６１から輻射が放出される方向と一致する。
図１４は光の波長による光の透過率を水槽の厚さ毎に示すスペクトルである。水の厚さが１ｍｍの場合には、波長２μｍ以上の輻射がほぼ１００％吸収され、また水の厚さが１００μmの場合にも、波長２μｍ以上の輻射がほとんど吸収され、波長６μｍ以上の輻射がほぼ１００％吸収されている。したがって、これらの流路深さでは、輻射の熱量のほとんどが輻射透過窓１６０に吸収され、熱が断熱容器へと伝わってしまい、余剰エネルギーを輻射によって外部に放出するという目的に合わない。
【００５８】
一方、水の厚さを１μmと薄くすると、赤外領域の輻射のうち皮膚に吸収されやすい波長領域の輻射が十分に吸収されず、波長３μｍの輻射は約３０％、波長６μｍの輻射は約８０％が透過して外部に放出される。
これに対し、水の厚さが３μmでは、波長３μmの輻射を選択的に９５％以上吸収し、外部への透過を抑制できる。また、水の厚さが１０μmでは、選択的に波長３μｍの輻射を１００％吸収し、波長６μmの輻射を約９５%吸収し、外部への透過を抑制できる。したがって、赤外領域の輻射のうち皮膚に吸収されやすい波長領域の輻射を選択的に吸収するためには、輻射光透過領域１６２の流路の深さは、３μmから１０μmとすればよい。
【００５９】
図１５は８００℃の黒体からの輻射のスペクトルと、８００℃の黒体からの輻射のうち厚さ５μｍの水槽を透過した光のスペクトルとを示す図である。また、図１６は４００℃の黒体からの輻射のスペクトルと、４００℃の黒体からの輻射のうち厚さ５μｍの水槽を透過した光のスペクトルとを示す図である。
輻射光透過領域１６２の流路深さを５μｍとした場合、８００℃の黒体が放出する輻射のうち約７１％が透過し、また４００℃の黒体が放出する輻射のうち約６６％が透過することがわかる。
【００６０】
水槽１６１の両端部であって断熱容器１２０の外側となる面に水入出部１６４，１６５が設けられている。水入出部１６４，１６５は水環流路１７３と接続され、水ポンプ１７２により水タンク１７１内の水が水槽１６１に供給される。
【００６１】
水槽１６１に流通させる水の流量は、輻射透過窓１６０の温度が上昇しすぎないように、例えば、３５℃以下となるように調整されている。水の比熱は約４．１９（Ｊ／（ｋｇ・Ｋ）であるので、水が単位時間（１ｓｅｃ）当たりに吸収する輻射の熱量をＱｗ（Ｗ）、流量をｆ(ｃｍ3／ｍｉｎ)とすると、透過窓通過前後で水温上昇ΔＴ（Ｋ）は、
ΔＴ＝６０Ｑｗ／４．１９ｆ  …（６）
となる。従って、流量は、
ｆ＝１４．３Ｑｗ／ΔＴ  …（７）
となる。例えば、室温２５℃の環境下において、透過窓温度が３５℃となるようにΔＴを１０℃とすると、水に吸収される熱量１Ｗあたりで１４．３(ｃｍ3／ｍｉｎ)の水を流通させればよい。
【００６２】
以上示したように、本実施形態によれば、輻射透過窓１６０は、輻射放熱膜１１３ａから放射される輻射のうち、水の吸収係数のピークに対応する約３μｍ及び約６μｍを含む波長領域の輻射を水槽１６１で選択的に吸収するため、電子機器１００の外部にこれらの波長領域の輻射が放出されることを抑制することができる。これにより、水の吸収係数のピークに対応するこれらの波長領域の輻射が皮膚に吸収されることによってユーザに不快感を与えることを、抑制することができる。
【００６３】
なお、上記実施形態においては、低温反応部１１３に輻射放熱膜１１３ａを設けたが、高温反応部１１５に輻射放熱膜１１３ａを設け、これに対向するように輻射透過窓を設けてもよい。
【００６４】
図１７、図１８は、それぞれ水槽１６１の他の形態例を示す平断面図であり、図１９は、それぞれ水槽１６１の他の形態例を示す断面図である。図１７に示すように、輻射光透過領域１６２に仕切り１６６を設け、水導入領域１６３から複数に分岐させた水槽１６１としてもよい。また、図１８に示すように、仕切り１６７を設けることにより輻射光透過領域１６２を葛折り状の流路としてもよい。あるいは、図１９に示すように、輻射光透過領域１６２の中間部に、水導入領域１６３を設けるとともに、対応する位置に反射膜１６３ａを設け、輻射光透過領域１６２の面積を調整してもよい。
なお、水が貯留された水槽１６１を輻射透過窓１６０に設ける代わりに、水が貯留された水槽１６１を備えない輻射透過窓１６０を輻射放熱膜１１３ａと対向する位置に形成するとともに、輻射透過窓１６０の外側に水槽１６１を設けるようにしてもよい。
【００６５】
〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態について説明する。図２０は本発明の第２実施形態に係る電子機器２００を示すブロック図である。なお、第１実施形態と同様の構成については、下２桁に同符号を付して説明を割愛する。
【００６６】
本実施形態においては、反応装置２１０が、気化器２０４、改質器２０５、第１の熱交換器２０７、第２の熱交換器２０８、触媒燃焼器２０９、燃料電池セルスタック２４０等を含む。
気化器２０４と第１の熱交換器２０７とは一体に設けられており、改質器２０５と第２の熱交換器２０８とは一体に設けられている。また、燃料電池セルスタック２４０と触媒燃焼器２０９とは一体に設けられている。
【００６７】
図２１は反応装置２１０の斜視図、図２２は図２１のXXII−XXII切断線に対応する模式断面図、図２３は図２１のXXIII矢視図である。燃料電池セルスタック２４０は、図２２に示すように、複数の燃料電池セル２４０Ａ，２４０Ｂ，２４０Ｃ，２４０Ｄを積層してなる。なお、燃料電池セル２４０Ａ，２４０Ｂ，２４０Ｃ，２４０Ｄは溶融炭酸塩型であり、一酸化炭素除去器は用いられない。一体化された燃料電池セルスタック２４０及び触媒燃焼器２０９は第２の容器２５０に収容され、第２の容器２５０は断熱容器２２０に収容されている。第２の容器２５０は、第２の容器２５０によって仕切られる空間の間で気体が流通しないようにするためのものであり、アノード出力電極２４６及びカソード出力電極２４７、リード線２５７ｃ及び第３連結部２１６が貫通する部分は気密封止される。
なお、図２０では、複数の燃料電池セル２４０Ａ，２４０Ｂ，２４０Ｃ，２４０Ｄのうち単一の燃料電池セル２４０Ａのみを示し、符号の末尾のアルファベットを省略している。また、図２２は簡明に示すため、図中のリード線２５３ｃ、２５５ｃ、２５７ｃが重畳しないように記載したが、実際は横方向から見た場合に重畳してもよい。また、図２２において、リード線２５３ｃ、２５５ｃ、２５７ｃは高圧側または低圧側の１本だけを図示すとともに、カソード出力電極２４７を図示していない。
【００６８】
以下、単一の燃料電池セル２４０及び触媒燃焼器２０９で生じる反応について説明する。
燃料電池セル２４０は、電解質２４１と、電解質２４１の両面に形成された燃料極２４２（アノード）及び酸素極２４３（カソード）と、燃料極２４２に改質ガスを供給する燃料供給流路２４４ａが設けられた燃料極セパレータ２４４と、酸素極２４３に酸素を供給する酸素供給流路２４５ａが設けられた酸素極セパレータ２４５と、が積層されている。
【００６９】
電解質２４１は炭酸イオンを透過するが、酸素分子、水素分子、一酸化炭素、二酸化炭素、電子を通さない性質を有する。
燃料極２４２には燃料供給流路２４４ａを介して改質ガスが送られる。燃料極２４２では改質ガス中の水素、一酸化炭素及び電解質２４１を通過した炭酸イオンによる次の電気化学反応式（６）、（７）に示す反応が起こる。
Ｈ2＋ＣＯ32-→Ｈ2Ｏ＋ＣＯ2＋２ｅ-  …（６）
ＣＯ＋ＣＯ32-→２ＣＯ2＋２ｅ-  …（７）
生成した電子はアノード出力電極２４６に供給される。生成した水、二酸化炭素及び未反応の水素、一酸化炭素からなる混合気体（オフガス）は触媒燃焼器２０９に供給される。
【００７０】
触媒燃焼器２０９には、第１の熱交換器２０７及び第２の熱交換器２０８により加熱された酸素（空気）と、オフガスとが混合されて供給される。触媒燃焼器２０９では、水素及び一酸化炭素が燃焼され、燃焼熱は燃料電池セルスタック２４０を加熱するのに用いられる。
触媒燃焼器２０９の排ガス（水、酸素及び二酸化炭素の混合気体）は酸素供給流路２４５ａを介して酸素極２４３に供給される。
【００７１】
酸素極２４３では酸素供給流路２４５ａより供給される酸素、二酸化炭素と、カソード出力電極２４７より供給される電子とにより、次の電気化学反応式（８）に示す反応が起こる。
２ＣＯ2＋Ｏ2＋４ｅ-→２ＣＯ32-  …（８）
生成した炭酸イオンは電解質２４１を通過して燃料極２４２に供給される。
【００７２】
次に、反応装置２１０の構造について説明する。なお、第１実施形態と同様の構成については、下２桁に同符号を付して説明を割愛する。
反応装置２１０は、図２２に示すように、反応装置本体２１１と、反応装置本体２１１を収容する断熱容器２２０とからなる。なお、第１実施形態と同様の構成については、下２桁に同符号を付して説明を割愛する。
【００７３】
反応装置本体２１１は、高温反応部２１７と、中温反応部２１５と、低温反応部２１３と、第１連結部２１２と、第２連結部２１４と、第３連結部２１６とからなる。
高温反応部２１７には、燃料電池セル２４０Ａ，２４０Ｂ，２４０Ｃ，２４０Ｄが積層された燃料電池セルスタック２４０及び触媒燃焼器２０９となる触媒燃焼流路２０９ａが設けられる。
【００７４】
燃料電池セル２４０Ａの酸素極セパレータと燃料電池セル２４０Ｂの燃料極セパレータ、燃料電池セル２４０Ｂの酸素極セパレータと燃料電池セル２４０Ｃの燃料極セパレータ、燃料電池セル２４０Ｃの酸素極セパレータと燃料電池セル２４０Ｄの燃料極セパレータは、それぞれ一体化された両面セパレータ２４８となっている。燃料電池セル２４０Ａの燃料極セパレータ２４４にアノード出力電極２４６が接続され、燃料電池セル２４０Ｄの酸素極セパレータ２４５にカソード出力電極２４７が接続されている。アノード出力電極２４６及びカソード出力電極２４７は断熱容器２２０を貫通しており、燃料電池セルスタック２４０で生成された電力を外部に出力する。
【００７５】
また、高温反応部２１７には、電気ヒータ兼温度センサ２５７が設けられており、高温反応部２１７は電気ヒータ兼温度センサ２５７により約６００〜７００℃に保たれる。電気ヒータ兼温度センサ２５７は、断熱容器２２０を貫通するリード線２５７ｃに接続されており、リード線２５７ｃを介して断熱容器２２０の外部より電力が供給される。電気ヒータ兼温度センサ２５７は、絶縁膜２５７ａにより他の部材と絶縁されている。
【００７６】
中温反応部２１５には、改質器２０５となる改質流路２０５ａ及び第２の熱交換器２０８となる熱交換流路２０８ａが設けられている。
また、中温反応部２１５には、電気ヒータ兼温度センサ２５５が設けられており、中温反応部２１５は電気ヒータ兼温度センサ２５５により約３００〜４００℃に保たれる。電気ヒータ兼温度センサ２５５は、断熱容器２２０を貫通するリード線２５５ｃに接続されており、リード線２５５ｃを介して断熱容器２２０の外部より電力が供給される。電気ヒータ兼温度センサ２５５は、絶縁膜２５５ａ，２５５ｂにより他の部材と絶縁されている。
【００７７】
低温反応部２１３には、気化器２０４となる気化流路２０４ａ、熱交換器２０７となる熱交換流路２０７ａが設けられている。また、低温反応部２１３には、電気ヒータ兼温度センサ２５３が設けられており、低温反応部２１３は電気ヒータ兼温度センサ２５３により約１１０〜１６０℃に保たれる。電気ヒータ兼温度センサ２５３は、断熱容器２２０を貫通するリード線２５３ｃに接続されており、リード線２５３ｃを介して断熱容器２２０の外部より電力が供給される。電気ヒータ兼温度センサ２５３は、絶縁膜２５３ａ，２５３ｂにより他の部材と絶縁されている。
【００７８】
第１連結部２１２は高温反応部２１７、中温反応部２１５や低温反応部２１３において反応する反応物や生成する生成物が流れる流路となる配管を含む。第１連結部２１２は、他端側で断熱容器２２０を貫通するとともに、一端で低温反応部２１３に接続され、他端で送液ポンプ２０３、図示しないエアポンプ等に接続される。第１連結部２１２は、低温反応部２１３から断熱容器２２０の外部に反応物や生成物を送る流路となる第１配管（流出配管）２１２ｂと、断熱容器２２０の外部から低温反応部２１３に反応物や生成物を送る第２配管（流入配管）２１２ｃとを備える。
第２連結部２１４は中温反応部２１５において反応する反応物や生成する生成物が流れる流路となる配管を含み、中温反応部２１５と低温反応部２１３との間を接続する。
第３連結部２１６は高温反応部２１７において反応する反応物や生成する生成物が流れる流路となる配管を含み、高温反応部２１７と中温反応部２１５との間を接続する。
第１配管及び第２配管との間、第３配管及び第４配管との間、第５配管及び第６配管との間でそれぞれ熱交換が行われるようにしてもよい。
【００７９】
本実施形態においては、図２２、図２３に示すように、高温反応部２１７に輻射放熱膜２１７ａが設けられており、断熱容器２２０における輻射放熱膜２１７ａと対向する部分に第１実施形態と同様に輻射透過窓２６０が設けられている。本実施形態においても、輻射放熱膜２１７ａからの輻射は輻射透過窓２６０を透過するため、高温反応部２１７で生じた熱量の一部が輻射により断熱容器２２０の外部へ放出される。したがって、第１連結部１１２を介して反応装置本体２１１から断熱容器２２０に伝導する熱量を抑えるとともに、高温反応部２１７からの伝熱により中温反応部２１５の温度が必要以上に上昇することを防いで、中温反応部２１５の温度を適正に維持することができる。
【００８０】
また、第１実施形態と同様、輻射透過窓２６０は、輻射放熱膜２１７ａからの輻射のうち、水の吸収係数のピークに対応する約３μｍ及び約６μｍを含む波長領域の輻射を水槽２６１で選択的に吸収するため、電子機器２００の外部にこれらの波長領域の輻射が放出されることを抑制することができる。これにより、水の吸収係数のピークに対応するこれらの波長領域の輻射が皮膚に吸収されることによってユーザに不快感を与えることを、抑制することができる。
【００８１】
また、本実施形態においては、触媒燃焼器２０９は第２の容器２５０の近傍に配置されるか、接触または接合されて、燃料電池セルスタック２４０及び触媒燃焼器２０９で生じた熱が第２の容器２５０に伝導しやすくなっている。そして、輻射放熱膜２１７ａは、第２の容器２５０における触媒燃焼器２０９に対応する部分に設けられている。これらの構成により、燃料電池セルスタック２４０及び触媒燃焼器２０９で生じた熱は、第２の容器２５０のうち特に輻射放熱膜２１７ａに伝導されやすくなっていて、ひいては、燃料電池セルスタック２４０及び触媒燃焼器２０９から断熱容器２２０の外部へ輻射放熱される熱量を増大することができる。
【００８２】
〔第３実施形態〕
次に、本発明の第３実施形態について説明する。図２４は本発明の第３実施形態に係る電子機器３００を示すブロック図である。図２５は反応装置３１０Ａの斜視図、図２６は図２５のXXVI−XXVI切断線に対応する模式断面図、図２７は図２５のXXVII矢視図である。以下、本実施形態の第３実施形態と異なる点について説明し、第３実施形態と同様の構成については、下２桁に同符号を付して説明を割愛する。
【００８３】
燃料電池セルスタック３４０は固体酸化物型であり、複数の燃料電池セル３４０Ａ，３４０Ｂ，３４０Ｃ，３４０Ｄを積層してなる。第２実施形態と同様に、反応装置３１０Ａには一酸化炭素除去器は用いられない。
なお、図２４では、複数の燃料電池セル３４０Ａ，３４０Ｂ，３４０Ｃ，３４０Ｄのうち単一の燃料電池セル３４０Ａのみを示し、符号の末尾のアルファベットを省略している。
【００８４】
以下、単一の燃料電池セル３４０及び触媒燃焼器３０９で生じる反応について説明する。
燃料電池セル３４０は、電解質３４１と、電解質３４１の両面に形成された燃料極３４２（アノード）及び酸素極３４３（カソード）と、燃料極３４２に改質ガスを供給する燃料供給流路３４４ａが設けられた燃料極セパレータ３４４と、酸素極３４３に酸素を供給する酸素供給流路３４５ａが設けられた酸素極セパレータ３４５と、が積層されている。
【００８５】
電解質３４１は酸素イオンを透過するが、酸素分子、水素分子、一酸化炭素、二酸化炭素、電子を通さない性質を有する。
燃料極３４２には燃料供給流路３４４ａを介して改質ガスが送られる。燃料極３４２では改質ガス中の水素、一酸化炭素及び電解質３４１を通過した酸素イオンによる次の電気化学反応式（９）、（１０）に示す反応が起こる。
Ｈ2＋Ｏ2-→Ｈ2Ｏ＋２ｅ-  …（９）
ＣＯ＋Ｏ2-→ＣＯ2＋２ｅ-  …（１０）
生成した電子はアノード出力電極３４６に供給される。未反応の改質ガス（オフガス）は触媒燃焼器３０９に供給される。
【００８６】
酸素極３４３には酸素供給流路３４５ａを介して、第１の熱交換器３０７及び第２の熱交換器３０８により加熱された酸素（空気）が供給される。酸素極３４３では、酸素と、カソード出力電極３４７より供給される電子とにより、次の電気化学反応式（１１）に示す反応が起こる。
１／２Ｏ2＋２ｅ-→Ｏ2-  …（１１）
生成した酸素イオンは電解質３４１を通過して燃料極３４２に供給される。未反応の酸素（空気）は触媒燃焼器３０９に供給される。
【００８７】
触媒燃焼器３０９では、燃料供給流路３４４ａを通過したオフガスと、酸素供給流路３４５ａを通過した酸素（空気）とが混合され、オフガス中の水素及び一酸化炭素が燃焼される。燃焼熱は燃料電池セルスタック３４０を加熱するのに用いられる。
触媒燃焼器３０９の排ガス（水、酸素及び二酸化炭素の混合気体）は第２の熱交換器３０８及び第１の熱交換器３０７において熱を放出した後に、排出される。
【００８８】
本実施形態においては、燃料電池セルスタック３４０及び触媒燃焼器３０９が一体化された高温反応部３１７は、電気ヒータ兼温度センサ３５７及び触媒燃焼器３０９により約８００〜１０００℃に保たれる。
【００８９】
図２６に示すように、反応装置３１０Ａには、高温反応部３１７に輻射放熱膜３１７ａが設けられており、断熱容器３２０における輻射放熱膜３１７ａと対向する部分に輻射透過窓３６０Ａが設けられている。輻射放熱膜３１７ａからの輻射は輻射透過窓３６０Ａを透過するため、高温反応部３１７で生じた熱量の一部が輻射により断熱容器３２０の外部へ放出される。したがって、第１連結部３１２を介して反応装置本体３１１から断熱容器３２０に伝導する熱量を抑えるとともに、高温反応部３１７からの伝熱により中温反応部３１５の温度が必要以上に上昇することを防いで、中温反応部３１５の温度を適正に維持することができる。
【００９０】
また、本実施形態においては、図２６に示すように、中温反応部３１５に輻射放熱膜３１５ａが設けられており、断熱容器３２０における輻射放熱膜３１５ａと対向する部分に輻射透過窓３６０Ｂが設けられている。輻射放熱膜３１５ａからの輻射は輻射透過窓３６０Ｂを透過するため、中温反応部３１５で生じた熱量の一部が輻射により断熱容器３２０の外部へ放出される。したがって、第１連結部３１２を介して反応装置本体３１１から断熱容器３２０に伝導する熱量を抑えるとともに、中温反応部３１５からの伝熱により低温反応部３１３の温度が必要以上に上昇することを防いで、低温反応部３１３の温度を適正に維持することができる。
【００９１】
また、第１乃至第２実施形態と同様、輻射透過窓３６０Ａ，３６０Ｂは、輻射放熱膜３１７ａ，３１５ａからの輻射のうち、水の吸収係数のピークに対応する約３μｍ及び約６μｍを含む波長領域の輻射を水槽３６１，３６１で選択的に吸収するため、電子機器３００の外部にこれらの波長領域の輻射が放出されることを抑制することができる。また、これにより、水の吸収係数のピークに対応するこれらの波長領域の輻射が皮膚に吸収されることによってユーザに不快感を与えることを、抑制することができる。
【００９２】
なお、輻射透過窓３６０Ａ，３６０Ｂに循環させる水は、複数の水環流路３７３によりそれぞれ環流させてもよいし、輻射透過窓３６０Ａ，３６０Ｂが連続するように水環流路３７３を設けて水を環流させてもよい。輻射透過窓３６０Ａ，３６０Ｂが連続するように水環流路を設ける場合には、より低温側の輻射透過窓３６０Ｂを通過した水がより高温側の輻射透過窓３６０Ａに供給されるように水ポンプ３７２を駆動することが好ましい。
【００９３】
さらに、本実施形態においても、触媒燃焼器３０９は第２の容器３５０の近傍に配置されるか、接触または接合されて、燃料電池セルスタック３４０及び触媒燃焼器３０９で生じた熱が第２の容器３５０に伝導しやすくなっている。そして、輻射放熱膜３１７ａは、第２の容器３５０における触媒燃焼器３０９に対応する部分に設けられている。これらの構成により、燃料電池セルスタック３４０及び触媒燃焼器３０９で生じた熱は、第２の容器３５０のうち特に輻射放熱膜３１７ａに伝導されやすくなっていて、ひいては、燃料電池セルスタック３４０及び触媒燃焼器３０９から断熱容器３２０の外部へ輻射放熱される熱量を増大することができる。
【００９４】
なお、上記実施形態においては、中温反応部３１５及び高温反応部３１７の両方に輻射放熱膜３１５ａ，３１７ａを設けたが、いずれか一方のみでもよい。また、輻射透過窓３６０Ａ，３６０Ｂについても、設けられる輻射放熱膜に対向する一方のみを設けるようにしてもよい。
また、中温反応部３１５及び高温反応部３１７におけるヒータ兼温度センサ３５５，３５７がそれぞれ設けられた側の面に輻射放熱膜３１５ａ，３１７ａを設け、それに対向するように輻射透過窓３２５，３２７を設けてもよい。あるいは、高温反応部３１７における触媒燃焼器３０９ａが設けられた側と反対側の面に輻射放熱膜３１７ａを設け、それに対向するように輻射透過窓３２７を設けてもよい。これにより、高温反応部３１７の中で温度分布をより一様となるようにすることができる。
【００９５】
図２８は本実施形態に係る電子機器３００の形態例を示す斜視図である。なお、図２８に示す電子機器３００はノート型パーソナルコンピュータである。図２８に示すように、反応装置３１０Ａは電子機器３００の背面側に取り付けられており、輻射透過窓３６０Ａ，３６０Ｂは電子機器３００の外周面に沿って設けられている。このため、輻射放熱膜３１７ａ，３１５ａより放射された輻射は輻射透過窓３６０Ａ，３６０Ｂをそれぞれ透過して外部に放出されるため、電子機器本体３０１への輻射による伝熱を抑制して、電子機器本体３０１の温度上昇を抑制できる。この場合、電子機器本体３０１への伝熱を抑制できればよいので、輻射透過窓３６０Ａ，３６０Ｂは必ずしも電子機器３００の最外面に配置する必要はなく、最外面から窪んだ位置や突出した位置に設けてもよい。また、輻射透過窓３６０Ａ，３６０Ｂは後方向きに設けられているので、輻射が電子機器３００を使用中のユーザに向けて放出されることを抑制できる。
次に、第３実施形態の変形例について説明する。
【００９６】
＜変形例１＞
図２９は本実施形態の第１の変形例に係る反応装置３１０Ｂを示す図２６と同様の断面図であり、図３０は図２９のXXX矢視図である。なお、斜視図については図２５と同様であるので割愛する。また、反応装置３１０Ａと同様の構成については、同符号を付して説明を割愛する。
図２９、図３０に示すように、第３連結部３１６に輻射放熱膜３１６ａを設け、断熱容器３２０の輻射放熱膜３１６ａと対向する部分に水が貯留された水槽３６１を有する輻射透過窓３６０Ｃを設けてもよい。ここで、輻射透過窓３６０Ｃに供給する水が低温側から高温側に流れるように水ポンプ３７２を駆動することが好ましい。
高温反応部３１７から第３連結部３１６へ伝導する熱量の一部が輻射放熱膜３１６ａから放射され、輻射透過窓３６０Ｃより断熱容器３２０の外部へ放出されるため、第１連結部３１２を介して反応装置本体３１１から断熱容器３２０に伝導する熱量を抑えるとともに、第３連結部３１６からの伝熱により中温反応部３１５の温度が必要以上に上昇することを防いで、中温反応部３１５の温度を適正に維持することができる。
【００９７】
本変形例においても、輻射線のうち水の吸収係数のピークに対応する約３μｍ及び約６μｍを含む波長領域の輻射波長成分を水槽３６１で選択的に吸収するため、輻射透過窓３６０Ｃを介して電子機器３００の外部にこれらの波長領域の輻射が放出されることを抑制することができる水の吸収波長成分を含む輻射線が放出されない。これにより、人体は水を多く含むため、水の吸収係数のピークに対応するこれらの波長領域の波長成分を含む輻射線が皮膚に吸収されることによってユーザに照射されると不快に感じる場合があるが、水の吸収波長成分を吸収することでユーザにが不快に感を与えじることを抑制する防ぐことができる。
【００９８】
＜変形例２＞
図３１は本実施形態の第２の変形例に係る反応装置３１０Ｃを示す図２６と同様の断面図であり、図３２は図３１のXXXII矢視図である。なお、斜視図については図２５と同様であるので割愛する。また、反応装置３１０Ａと同様の構成については、下２桁に同符号を付して説明を割愛する。
図３１に示すように、第２連結部３１４に輻射放熱膜３１４ａを設け、断熱容器３２０の輻射放熱膜３１４ａと対向する部分に水が貯留された水槽３６１を有する輻射透過窓３６０Ｄを設けてもよい。ここで、輻射透過窓３６０Ｄに供給する水が低温側から高温側に流れるように水ポンプ３７２を駆動することが好ましい。
中温反応部３１５から第２連結部３１４へ伝導する熱量の一部が輻射放熱膜３１４ａから放射され、輻射透過窓３６０Ｄより断熱容器３２０の外部へ放出されるため、第１連結部３１２を介して反応装置本体３１１から断熱容器３２０に伝導する熱量を抑えるとともに、低温反応部３１３、中温反応部３１５及び高温反応部３１７の温度を適正に維持することができる。
【００９９】
本変形例においても、第１の変形例と同様、水の吸収係数のピークに対応する約３μｍ及び約６μｍを含む波長領域の輻射を水槽３６１で選択的に吸収するため、輻射透過窓３６０Ｃを介して電子機器３００の外部にこれらの波長領域の輻射が放出されることを抑制することができる。これにより、水の吸収係数のピークに対応するこれらの波長領域の輻射が皮膚に吸収されることによってユーザに不快感を与えることを抑制することができる。
【０１００】
＜変形例３＞
図３３は本実施形態の第３の変形例に係る反応装置３１０Ｄを示す図２６と同様の断面図であり、図３４は図３３のXXXIV矢視図である。なお、斜視図については図２５と同様であるので割愛する。また、反応装置３１０Ａと同様の構成については、同符号を付して説明を割愛する。
図３３に示すように、第１連結部３１２に輻射放熱膜３１２ａを設け、断熱容器３２０の輻射放熱膜３１２ａと対向する部分に水が貯留された水槽３６１を有する輻射透過窓３６０Ｅを設けてもよい。ここで、輻射透過窓３６０Ｅに供給する水が低温側から高温側に流れるように水ポンプ３７２を駆動することが好ましい。
低温反応部３１３から第１連結部３１２へ伝導する熱量の一部が輻射放熱膜３１２ａから放射され、輻射透過窓３６０Ｅより断熱容器３２０の外部へ放出されるため、第１連結部３１２を介して反応装置本体３１１から断熱容器３２０に伝導する熱量を抑えるとともに、中温反応部３１５からの伝熱により低温反応部３１３の温度が必要以上に上昇することを防いで、低温反応部３１３の温度を適正に維持することができる。
【０１０１】
本変形例においても、第１の変形例と同様、水の吸収係数のピークに対応する約３μｍ及び約６μｍを含む波長領域の輻射を水槽３６１で選択的に吸収するため、輻射透過窓３６０Ｃを介して電子機器３００の外部にこれらの波長領域の輻射が放出されることを抑制することができる。これにより、水の吸収係数のピークに対応するこれらの波長領域の輻射が皮膚に吸収されることによってユーザに不快感を与えることを抑制することができる。
【０１０２】
＜変形例４＞
図３５は本実施形態の第４の変形例に係る反応装置３１０Ｅを示す図２６と同様の断面図であり、図３６は図３５のXXXVI矢視図である。なお、斜視図については図２５と同様であるので割愛する。また、反応装置３１０Ａと同様の構成については、同符号を付して説明を割愛する。
本変形例においては、図３５、図３６に示すように、アノード出力電極３４６及びカソード出力電極３４７に輻射放熱膜３４６ａ，３４７ａを設け、断熱容器３２０の輻射放熱膜３４６ａ，３４７ａと対向する部分に水が貯留された水槽３６１を有する輻射透過窓３６０Ｆ，３６０Ｇを設けている。なお、図３５においては、カソード出力電極３４７及び輻射透過窓３６０Ｇを図示していない。
なお、輻射透過窓３６０Ｆ，３６０Ｇに供給する水が低温側から高温側に流れるように水ポンプ３７２を駆動することが好ましい。
【０１０３】
本変形例においても、第１の変形例と同様、水の吸収係数のピークに対応する約３μｍ及び約６μｍを含む波長領域の輻射を水槽３６１で選択的に吸収するため、輻射透過窓３６０Ｃを介して電子機器３００の外部にこれらの波長領域の輻射が放出されることを抑制することができる。これにより、水の吸収係数のピークに対応するこれらの波長領域の輻射が皮膚に吸収されることによってユーザに不快感を与えることを抑制することができる。
【０１０４】
アノード出力電極３４６及びカソード出力電極３４７から輻射放熱する場合、次のような利点があると考えられる。
まず、高温反応部３１７からアノード出力電極３４６及びカソード出力電極３４７へ伝導する熱量の一部が輻射放熱膜３４６ａ，３４７ａから放射され、輻射透過窓３６０Ｆ，３６０Ｇより断熱容器３２０の外部へ放出されるため、第１連結部３１２、アノード出力電極３４６及びカソード出力電極３４７を介して反応装置本体３１１から断熱容器３２０に伝導する熱量を抑えるとともに、低温反応部３１３、中温反応部３１５及び高温反応部３１７の温度を適正に維持することができる。
【０１０５】
また、反応を行う高温反応部３１７、中温反応部３１５、低温反応部３１３から輻射放熱する場合、各反応部内の温度を均一とする必要があるので、各反応部内の温度分布を考慮して輻射放熱膜及び輻射放熱窓を配置する必要があった。一方、アノード出力電極３４６及びカソード出力電極３４７は、上述の各反応部と異なり内部の温度の均一性を要求されないので、電極のうちどの領域を輻射放熱領域としてもよいこととなる。従って、輻射放熱膜３４６ａ，３４７ａ及び輻射放熱窓３６０Ｆ，３６０Ｇを形成するときの設計上の制約が軽減される。特に、携帯型の電子機器においては、ユーザに向けて輻射放熱しないことが設計上の制約となることが考えられるので、本実施形態は設計上の制約を軽減できる点において望ましい。
【０１０６】
さらに、断熱容器３２０への伝熱量を小さくするために、アノード出力電極３４６及びカソード出力電極３４７を細くし、あるいは長くすると、各電極の電気抵抗が増大してしまい、発電効率が低下してしまうが、各電極から輻射放熱することにより、各電極の形状を変えずに、電気抵抗を低く且つ発電効率を高く維持したまま、断熱容器３２０への伝熱量を小さくすることができる。
【０１０７】
なお、第４の変形例では、輻射放熱膜３４６ａ，３４７ａを電極の下面に設けて、輻射放熱窓３６０Ｆ，３６０Ｇも反応装置３１０Ｅの下面に設けたが、これに限らず、輻射放熱膜３４６ａ，３４７ａ及び輻射放熱窓３６０Ｆ，３６０Ｇを他の面に設けるようにしてもよい。また、輻射放熱膜３４６ａ，３４７ａのいずれか１つのみを設け、対向するいずれか１つの輻射放熱窓３６０Ｆ，３６０Ｇのみを設けてもよい。
【０１０８】
また、本発明は以上の実施形態及び変形例に限られることはなく、例えば、輻射放熱膜３１２ａ，３１３ａ，３１４ａ，３１５ａ，３１６ａ，３１７ａ，３４６ａ，３４７ａのいずれか２つ以上を設けてもよい。その場合には、対向する輻射透過窓３６０Ａ〜３６０Ｇをそれぞれ設ける必要がある。
【図面の簡単な説明】
【０１０９】
【図１】本発明の第１実施形態に係る電子機器１００を示すブロック図である。
【図２】反応装置１１０の斜視図である。
【図３】図２のIII−III切断線に対応する模式断面図である。
【図４】図２のIV矢視図である。
【図５】輻射防止膜１１１ａ及び反射膜１２１ａの材料の候補となるＡｕ，Ａｌ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｒｈの反射率の波長依存性を示すグラフである。
【図６】輻射透過窓２３，２５の材料の候補となる物質の透過率と光の波長との関係を示すグラフである。
【図７】輻射透過窓２３，２５の材料の候補となる物質の透過率と光の波長との関係を示すグラフである。
【図８】ヒトの皮膚に対する浸透深度と波長との関係を示すグラフである。
【図９】所定温度における輻射強度の波長依存性を示すグラフである。
【図１０】水の吸収係数の波長依存性を示すグラフである。
【図１１】所定温度における輻射強度と吸収係数とを乗じた吸収強度を示すグラフである。
【図１２】輻射透過窓１６０の構造を示す断面図である。
【図１３】図１２のXIII−XIII矢視断面図である。
【図１４】光の波長による光の透過率を水層の厚さ毎に示すスペクトルである。
【図１５】８００℃の黒体からの輻射のスペクトルと、８００℃の黒体からの輻射のうち厚さ５μｍの水槽を透過した光のスペクトルとを示す図である。
【図１６】４００℃の黒体からの輻射のスペクトルと、４００℃の黒体からの輻射のうち厚さ５μｍの水槽を透過した光のスペクトルとを示す図である。
【図１７】水槽１６１の他の形態例を示す平断面図である。
【図１８】水槽１６１の他の形態例を示す平断面図である。
【図１９】水槽１６１の他の形態例を示す断面図である。
【図２０】本発明の第２実施形態に係る電子機器２００を示すブロック図である。
【図２１】反応装置２１０の斜視図である。
【図２２】図２１のXXII−XXII切断線に対応する模式断面図である。
【図２３】図２１のXXIII矢視図である。
【図２４】本発明の第３実施形態に係る電子機器３００を示すブロック図である。
【図２５】反応装置３１０の斜視図である。
【図２６】図２５のXXVI−XXVI切断線に対応する模式断面図である。
【図２７】図２５のXXVII矢視図である。
【図２８】電子機器３００の形態例を示す斜視図である。
【図２９】第１の変形例に係る反応装置３１０Ｂを示す図２６と同様の模式図である。
【図３０】図２９のXXX矢視図である。
【図３１】第２の変形例に係る反応装置３１０Ｃを示す図２６と同様の模式図である。
【図３２】図３１のXXXII矢視図である。
【図３３】第３の変形例に係る反応装置３１０Ｄを示す図２６と同様の模式図である。
【図３４】図３３のXXXIV矢視図である。
【図３５】第４の変形例に係る反応装置３１０Ｅを示す図２６と同様の模式図である。
【図３６】図３５のXXXVI矢視図である。
【符号の説明】
【０１１０】
１１０，２１０，３１０Ａ〜３１０Ｅ  反応装置
１１１，２１１，３１１  反応装置本体
１２０，２２０，３２０  断熱容器
１６０，２６０，３６０Ａ〜３６０Ｇ  輻射透過窓
１００，２００，３００  電子機器
１３０，２３０，３３０  燃料電池装置
１４０，２４０，３４０  燃料電池セル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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